Анотація до роботи:

Приходько Анатолій Петрович. Наукові основи модифікації будівельних матеріалів мінеральними дисперсними системами техногенного походження. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук із спеціальності 05.23.05 – будівельні матеріали та вироби. – Одеська державна академія будівництва та архітектури, Одеса, 2009.

У дисертаційній роботі представлені результати досліджень з розробки наукових основ модифікації в’яжучих, розчинів і бетонів мінеральними дисперсними системами техногенного походження, які у своєму складі мають сполуки s-,p-,d-елементів.

В якості матеріалів, які містять сполуки s-,p-,d-елементів, використовувались вторинні продукти виробництв кольорової, чорної та гірничо-металургійної промисловості.

У роботі викладено результати теоретичних і експериментальних досліджень впливу мінеральних дисперсних систем техногенного походження, які в своєму складі мають сполуки d-елементів, на термічну стійкість жаростійких бетонів на рідкому склі та приведені результати досліджень впливу мінеральних дисперсних систем техногенного походження, які мають в своєму складі сполуки s-,p-,d-елементів, на процеси структуроутворення важких і ніздрюватих бетонів, а також на процеси клінкероутворення.

У результаті теоретичних і експериментальних досліджень розроблено наукові основи модифікації в’яжучих і бетонів сполуками s-,p-,d-елементів мінеральних дисперсних систем техногенного походження, які впливають на технологічні процеси виробництва будівельних матеріалів, їх якість і соціально-економічні умови промислових регіонів. Основні положення сформульовані наступним чином:

1. Виявлені закономірності впливу s-,p-,d-елементів мінеральних дисперсних систем техногенного походження на структуроутворення жаростійких бетонів, трансформацію їх первинної структури при нагріванні і в тому числі на забезпечення термостійкості.

Встановлено, що мінеральні дисперсні системи техногенного походження, які мають сполуки p-елементів (Al₂O₃) в регламентованій кількості підвищують температуру застосування жаростійкого бетону, а сполуки d-елементів (MnО) збільшують термостійкість у зв’язку із структурними перетвореннями марганцю в інтервалі температур за схемами:

973 – 1223К:

4Mn₃О₄ + О₂ 6Mn₂O₃;

2Mn₂SiO₄+O₂2SiO₂+2Mn₂O₅;

4Ca₂Mn[SiO₄]₂+O₂4Ca₃Si₂O₇+2Mn₂О.

1223 – 1472 К:

6Mn₂O₃4Mn₃О₄+O₂.

2. Визначена роль сполук d-елементів у формуванні структури жаростійкого бетону, термостійкість якого відображає запропонована модель структури, що враховує структурні перетворення сполук, які мають d-елементи на межі розподілу фрагментів різних рівнів структурних неоднорідностей. Підвищення термостійкості досягається за рахунок того, що в процесі нагрівання до температури вище 973 К сполуки d-елементів, які присутні в мікронаповнювачі, в результаті твердо-фазових реакцій і структурних перетворень призводять до утворення в ньому блочної структури. При наступних багаторазових нагріваннях та охолодженнях відбуваються субмікропластичні деформації між розорієнтованими блоками, які призводять до релаксації термічних напружень в мікронаповнювачі за рахунок сполук d-елементів і, відповідно, до підвищення термічної стійкості.

У зернах шлаку металічного марганцю, в якому присутні також сполуки d-елементів, у процесі нагрівання вище 973 К відбувається утворення твердого розчину. Розпад твердого розчину при охолодженні призводить до релаксації термічного напруження в бетоні за рахунок сполук d-елементів, відповідно до підвищення термічної стійкості.

3. Виявлено, що мінеральні дисперсні системи техногенного походження, які мають сполучення s-,d-елементів Na₂O, -Fe₂O₃, -FeOOH у кількості понад 6 % масових частин, сприяють диспергації часток комплексного в’яжучого, що поглиблює процеси гідратації і, таким чином, впливає на властивості твердіючої системи і штучного каменю.

4. Запропоновано механізм комплексного впливу сполук s-,p-елементів червоного шламу і мікрокремнезему на особливості структуроутворення газобетону при гідротермальній обробці, що дає можливість прогнозувати і контролювати процеси синтезу ніздрюватого бетону.

5. Визначено, що в присутності добавок сполук d-елементів поряд із гідросилікатами кальцію (CSH(B)) та тоберморітом утворюються гідрогранати кальцію, що призводить до збільшення міцності бетону.

6. Встановлено, що пористість бетонів, модифікованих сполуками s-,p-,d-елементів в нормальних умовах тверднення, зменшується і характеризується високою однорідністю (=0,9–0,95) через те, що високодисперсні часточки шламу заповнюють поровий простір і сприяють створенню оптимальної порової структури.

7. Виявлено, що підвищенню морозостійкості газобетону в 1,4 рази порівняно з газобетоном на цементно-вапняному в’яжучому сприяють s-елементи червоного шламу і p-елементи мікрокремнезему. Останній забезпечує заповнення порового простору, а наявність лугів червоного шламу сприяє до більш інтенсивної диспергації часточок кремнезему, збільшенню їх кількості, що, в свою чергу, впливає на взаємодію кремнезему із гідроксидом кальцію. В результаті цього збільшується кількість низькоосновних гідросилікатів кальцію, які заповнюють поровий простір, що забезпечує збільшення міцності каменю.

8. Встановлено, що підвищення сульфатостійкості бетону та стійкості арматури досягається за рахунок збільшення рН-середовища, яке забезпечується сполуками s-елементів червоного шламу.

9. Дослідно-промислова перевірка результатів досліджень свідчить, що:

- модифікація портландцементу мінеральними дисперсними системами техногенного походження, які мають сполуки s-,p-,d-елементів червоних шламів, дозволила замінити частину цементу і знизити собівартість 1 м³ виробів. Економічний ефект при обсязі випуску 25000 м³ дорівнює 280750 грн. (в цінах 2007р.). При випуску будівельних конструкцій для промислового будівництва річний економічний ефект склав 262000 грн. (2001р.) при обсязі випуску 20000 м³;

- дослідження жаростійкого бетону, модифікованого мінеральними дисперсними системами техногенного походження, які мають сполуки d-елементів електрокорундового шламу і шлаку металевого марганцю показали, що термін служби теплоагрегатів збільшується в 2 рази і економічний ефект досягає 40,4 грн/м³ (1997 р.);

- економічна ефективність застосування вторинних продуктів ВГМК (відходи збагачення ільменітової руди) при виробництві товарного бетону (7235 м³) склала 219,8 тис. грн.

Публікації автора:

1. Приходько А.П. Минеральные виды строительного сырья Днепропетровской области и их радиационные параметры / И.А. Соколов, А.П. Приходько. – Дн-ск.: ПГАСА, 2004. – 50 с.

2. Приходько А.П. Эколого-экономическое развитие и сохранение природной среды / Л.С. Савин, Е.А. Тимошенко, А.П. Приходько, Г.Г. Шматков, Ю.Л. Савин, С.В. Василенко // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – 2002. – №12. – С. 41–45.

3. Приходько А. П. Твердение вяжущих веществ / В.И. Большаков, А.П. Приходько, В.Н. Деревянко, С.А. Щербак, Ю.И. Хоменко, Н.В. Шпирько // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – 2004. – №7–8. – С. 14–22.

4. Приходько А. П. Красные шламы – техногенный продукт алюминиевого производства / А.П. Приходько, Н.С. Сторчай // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – 2004. – № 12. – С. 35–40.

5. Приходько А. П. Використання відходів глиноземної промисловості у виробництві будівельних матеріалів / А.П. Приходько, Н.С. Сторчай // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – 2005. – № 5. – С. 33 – 39.

6. Приходько А.П. Складирование отходов глиноземного производства / А.П. Приходько, Н.С. Сторчай // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – 2005. – № 6. – С. 31–34.

7. Физико-химический синтез цементного клинкера с применением техногенных отходов / В.И. Большаков, А.П. Приходько, Л.С. Савин, А.А. Салей, Ю.Л. Савин, А.А. Сигунов, Д.В. Кононов, П.А. Пшинько // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – 2008. – № 3. – С. 4–9.

8. Модификация вяжущих техногенными отходами, содержащими s,-p,-d-элементы / В.И. Большаков, А.П. Приходько, Л.С. Савин, Ю.Д. Баранов, Н.С. Сторчай, Ю.И. Хоменко // Вісник Одеської державної академії будівництва та архітектури. – 2008. – № 31. – С. 36–44.

9. Приходько А.П. Аспекты устойчивого эколого-экономического развития региона / Ю.Л. Савин, А.П. Приходько, Л.С. Савин, Н.Н. Скипченко // Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна. – 2007. – Вип. 19. – С. 227–228.

10. Приходько А.П. Физико-химические основы вовлечения d-элементов четвертой группы (титан, цирконий, гафний) при синтезе строительно-силикатных материалов / В.И. Большаков, Ю.Л. Савин, А.П. Приходько, Л.С. Савин, В.Н. Кульбашный // Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна. – 2008. – Вип. 20.– С. 99–101.

11. Приходько А.П. Физико-химический подход к переработке отходов производства четыреххлористого титана / Ю.Л. Савин, А.П. Приходько, Л.С. Савин // Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна. – 2008. – Вип. 21. – С. 185–186.

12. Приходько А.П. Мелкозернистые бетоны на «активированных» заполнителях / В.И. Большаков, А.Е. Бардах, Е.Б. Гриднева, А.П. Приходько, И.И. Куличенко, А.С. Щербак, С.А. Щербак // Перспективные задачи инженерной науки: межд. конф., 2001.: сб. научных трудов. Вып. 2. – Дн-ск., 2001. С. 229.

13. Приходько А.П. Экобетон – биогеотехносистема / Л.С. Савин, А.П. Приходько, Ю.Л. Савин // Строительство и техногенная безопасность: сборник научных трудов. Вып. 6. – Симферополь, 2002. – С. 228–232.

14. Приходько А. П. Использование бокситового шлама алюминиевой промышленности в комплексном шлакощелочном вяжущем / А.П. Приходько, В.Н. Пунагин, В.Е. Онищенко // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – 2001. – № 2. – С. 39–45.

15. Приходько А.П. Коррозионное шлакощелочное вяжущее, модифицированное бокситовым шламом / А.П. Приходько, В.Н. Пунагин, В.Е. Онищенко // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – 2001. – № 3. – С. 33–39.

16. Приходько А. П. Термостойкость шлакощелочного вяжущего с применением бокситового шлама / А. П. Приходько, В.Е. Онищенко // Сборник научных трудов «Строительство, материаловедение, машиностроение».Вып.12.–Дн-ск,–2001.–С.31

17. Приходько А. П. Жаростойкие бетоны с наполнителями из отходов ГОКов / В.И. Большаков, А.П.Приходько, С.А. Щербак С. А. // Сборник научных трудов «Строительство, материаловедение, машиностроение». Вып. 27, ч. 2. – Дн-ск: ПГАСА, 2004. – С. 254–264.

18. Приходько А. П. Физико-химические свойства компонентов вяжущих для жаростойких композитов / В.И.Большаков, Б.С.Макаров, А.П. Приходько, Ю.И. Хоменко, Н.В. Шпирько, С.А. Щербак // Сборник научных трудов «Строительство, материаловедение, машиностроение». Вып. 32, ч. 1. – Дн-ск: ПГАСА, 2005. – С. 275–277.

19. Приходько А. П. Изменение структуры искусственного камня из шлака и жидкого стекла в процессе динамического нагрева / В.И. Большаков,А.В. Дзюбан, А.П. Приходько, Н.В. Шпирько, С.А. Щербак // Сборник научных трудов «Строительство, материаловедение, машиностроение». Вып. 32, ч.1. – Дн-ск: ПГАСА, 2005. – С. 292–297.

20. Приходько А. П. Использование отходов глиноземного производства в дорожных покрытиях / А.П. Приходько, Н.С. Сторчай // Сборник научных трудов «Строительство, материаловедение, машиностроение». Вып. 32, ч. 2. – Дн-ск: ПГАСА, 2005. – С.273–277.

21. Приходько А. П. Ячеистый бетон с использованием отходов глиноземного производства / А.П. Приходько, Н.С. Сторчай // Сборник научных трудов «Строительство, материаловедение, машиностроение». Вып. 36, ч. 3. – Дн-ск: ПГАСА, 2006. – С. 188–192.

22. Приходько А. П. Строение и физико-механические свойства искусственного камня из электрокорундового шлама, глиноземистого шлака и жидкого стекла / В.И. Большаков, А.В. Дзюбан, Д.В. Кононов, А.П. Приходько, Ю.И. Хоменко, Д.Н. Шпирько, Н.В. Шпирько, С.А. Щербак // Сборник научных трудов «Строительство, материаловедение, машиностроение». Вып. 41, ч. 1. – Дн-ск: ПГАСА, 2007. – С. 180–187.

23. Приходько А.П. Ползучесть полимербетонов в агрессивной среде / С.А. Ройлян, А.П.Приходько, Р.Б.Папирнык // Сборник научных трудов «Строительство, материаловедение, машиностроение». Вып. 41, ч. 2. – Дн-ск: ПГАСА, 2007. – С. 190–193.

24. Приходько А. П. Диагональное сходство элементов и его влияние на физико-химию вовлечения техногенных отходов в экоматериаловедении /В.И. Большаков, Ю.Л. Савин, Л.С. Савин, А.П. Приходько, Е.Ю. Савин, Ю.Д. Баранов, В.П. Краснопер // Сборник научных трудов «Строительство, материаловедение, машиностроение». Вып. 45, ч. 1. – Дн-ск: ПГАСА, 2008. – С. 150–153.

25. Приходько А.П. Научно-технический подход и способ изготовления строительных материалов с утилизацией технических отходов / В.И. Большаков, Ю.Л. Савин, А.П. Приходько, Л.С. Савин // Сборник научных трудов «Строительство, материаловедение, машиностроение». Вып. 45, ч. 1. – Дн-ск: ПГАСА, 2008. – С. 173–175.

26. Приходько А.П. Экоматериаловедение в строительстве / А.П. Приходько //Сборник научных трудов «Строительство, материаловедение, машиностроение». Вып. 45, ч. 1. – Дн-ск: ПГАСА, 2008. – С. 195–196.

27. Приходько А.П. Повышение термической стойкости цементного камня, обусловленной дефектами структуры / В.И. Большаков, С.А. Бычков, А.П. Приходько, Н.В. Шпирько, С.А. Щербак // Сборник научных трудов «Строительство, материаловедение, машиностроение». Вып. 45, ч. 4. – Дн-ск: ПГАСА, 2008. – С. 100–105.

28. Приходько А.П. Технологічні основи формування техногенних відходів в склад яких входять s,-p,-d-элементи в екоматеріалознавстві / В.І. Большаков, А.П. Приходько, Л.С. Савін, Ю.Д. Баранов, Ю.Л. Савін, Н.С. Сторчай //Сборник научных трудов. Строительство, материаловедение, машиностроение. Выпуск 47 «Инновационные технологии жизненного цикла объектов жилищно-гражданского, промышленного и транспортного назначения» – Дн-ск: ПГАСА, 2008. – С. 108–128.

29. Приходько А.П. Фізико-хімічні основи виробництва модифікованих цементів, бетонів / В.І. Большаков, А.П. Приходько, Л.С. Савін, А.А. Салей, Ю.Л. Савін, Н.С. Сторчай // Сборник научных трудов. Строительство, материаловедение, машиностроение. Выпуск 47 «Инновационные технологии жизненного цикла объектов жилищно-гражданского, промышленного и транспортного назначения» – Дн-ск: ПГАСА, 2008. – С. 129–140.

30. Приходько А.Жаростойкие бетоны с использованием отходов ГОКов / В. Большаков, А. Приходько, С. Щербак // Збірник наукових праць «Theoretical Foundational of Civil Engineering – XII». - Ed. by W. Szczesniak, OW PW. – Warsaw 2004, pp. 585–590.

31. Приходько А. Физико-химические свойства компонентов вяжущих для жаростойких композитов с использованием глиноземистых шлаков / В. Большаков, А. Дзюбан, А. Приходько, И. Фролов, Ю. Хоменко, Н. Шпирько, С. Щербак // Збірник наукових праць «Theoretical Foundational of Civil Engineering – XIII». - Ed. by W. Szczesniak, OW PW. – Warsaw 2005, pp. 71–75.

32. Приходько А. Минералогический состав дисперсных отходов и связки для жаростойких бетонов / В. Большаков, А. Приходько, Н. Шпирько, С. Щербак // Збірник наукових праць «Theoretical Foundational of Civil Engineering – XIV». – Ed. by W. Szczesniak, OW PW. – Warsaw 2006, pp. 509–516.

33. Приходько А. Легкий конструкционный материал с использованием отходов производства / А. Приходько, Н. Сторчай // Збірник наукових праць «Theoretical Foundational of Civil Engineering – XIV». – Ed. by W. Szczesniak, OW PW. – Warsaw 2006, pp. 661–664.

34. Приходько А. Строение и физико-механические свойства искусственного камня из микронаполнителя, шлака и жидкого стекла / В. Большаков, А. Дзюбан, Ю. Захаров, Д. Кононов, А. Приходько, Д. Шпирько, Н. Шпирько, С. Щербак // Збірник наукових праць «Theoretical Foundational of Civil Engineering – XV». – Ed. by W. Szczesniak, OW PW. – Warsaw 2007, pp. 51–58.

35. Приходько А. Физические модели структуры жароупорных в’яжучих / В. Большаков, А. Приходько, Н. Шпирько, С. Щербак // Збірник наукових праць «Theoretical Foundational of Civil Engineering Polish – Ukrainian – Transactions». – Warsaw, June 2008, Vol.16, pp. 557–560.

36. Приходько А.П. Бетоны и растворы с использованием вторичных продуктов, содержащих соединения s,-p,-d-элементов / В.И. Большаков, А.П. Приходько, Л.С. Савин, Ю.Л. Савин, Н.С. Сторчай, А.В. Дзюбан, Р.Б. Папирнык, Ю.И. Хоменко // VII науково-технічний семінар «Структура, властивості та склад бетону». – К. – 2008. – С. 24 –29.

37. Приходько А.П. Использование отходов промышленности в технологиях ячеистых бетонов / А.П. Приходько, Н.С. Сторчай // Теория и практика производства и применения ячеистого бетона в строительстве. Сб. науч. трудов. Вып. 2 – Днепропетровск: ПГАСА. 2005. – С. 158–163. (216с.)

38. Приходько А.П. Газобетон с использованием отходов производства / А.П. Приходько, В.А. Еременко, Н.С. Сторчай // Теория и практика производства и применения ячеистого бетона в строительстве. Сб. науч. трудов. Вып. 3. – Днепропетровск: ПГАСА. 2007. – С. 130–131. (287с.)

39. Новое направление использования бокситового шлама: Тезисы докладов межд. семинара «Анализ и оптимизация грубогетерогенных композиционных материалов» Знание. – Киев, 1993. – №2. – 30 с.

40. Приходько А.П. Бетон с повышенными эксплуатационными свойствами /А.П. Приходько, Онищенко B. E. // IV International Scientific Conference July 2 – 8, 2003 – Igalo, Republic of Montenegro. – С. 60.

41. Prihodko A.P. The foamed concrete produced with non autoclave technology / A.P. Prihodko, N.V. Levchenko // IV International Scientific Conference July 2 – 8, 2003 – Igalo, Republic of Montenegro. – С. 61.

42. А. с. 1495321 А1. СССР. МКИ С 04 В 7/00. Вяжущее / К.В. Петриченко, А.П. Приходько, В.Н Пунагин, В.А. Селезень, В.А. Утков, И.М. Бастрига, В.В. Колохов (СССР). - № 4285156/31-33; заявл. 15.07.87; опубл. 23.07.89, Бюл. № 27.

43. А. с. 1784614 А1. СССР. МКИ С О4 В 40/00. Способ приготовления бетонной смеси / Г.У. Невгомонный, Н.В. Близнюк, А.П. Приходько, В.Н. Пунагин (СССР). - № 4901350/33; заявл. 09.01.91; опубл. 30.12.92, Бюл. № 48.

44. Пат. 43115А Украина, МКИ С 04 В 7/14. В’яжуче / Приходько А.П., Онищенко В.Е.; заявитель и патентообладатель Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры. – № 2001021282; заявл. 22.02.2001; опубл. 15.11.2001, Бюл. № 10.

45. Пат. 31754 Украина, МПК С 04 В 38/00 Сировинна суміш для отримання ніздрюватого бетону / Приходько А.П., Сторчай Н.С.; заявитель и патентообладатель Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры. – № u 2007 12268; заявл. 25.04.2008; опубл. Бюл. № 8.

46. Пат. 34907 Украина, МПК С 07 С 7/00. Сировинна суміш для отримання портландцементного клінкеру / Большаков В. І., Приходько А.П., Савин Ю. Л., Савин Л. С., Баранов Ю. Д. Лисенко С.В., Шматков Г.Г.; заявитель и патентообладатель Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры. – № u 2008 04169; заявл. 02.04.2008; опубл. 26.08.2008. Бюл. № 16.

47. Пат. 34906 Украина, МПК С 04 В 28/00. Будівельний розчин /Большаков В.І., Приходько А.П., Савин Ю.Л., Савин Л.С., Баранов Ю.Д., Лисенко С.В., Шматков Г.Г.; заявитель и патентообладатель Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры. – № u 2008 04168; заявл. 02.04.2008; опубл. 26.08.2008, Бюл. № 16.

48. Пат. 34911 Україна, МПК С 04 В 28/02 (2008.01). Бетонна суміш / Большаков В.І., Приходько А.П., Савин Ю.Л., Савин Л.С., Баранов Ю.Д. Лисенко С.В., Шматков Г.Г.; заявитель и патентообладатель Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры. – № u 2008 04196; заявл. 03.04.2008; опубл. 26.08.2008. Бюл. № 16.

49. Пат. 34907 Украина, МПК С 04 В 7/38. Сировинна суміш для отримання портланд- шлакопортландцементу / Пшінько О.М., Большаков В.І., Савін Ю.Л., Приходько А.П., Савин Л.С., Біжко О.А.; заявитель и патентообладатель Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту ім. академіка В. Лазаряна. – № u 2008 09812; заявл. 28.07.2008; опубл. 25.12.2008. Бюл. № 24.